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Fakultät für Maschinenbau
FG Metallische Werkstoffe und Verbundwerkstoffe

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Dr.-Ing. Günther Lange

Komm. Fachgebietsleiter

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Publikationen

Veröffentlichungen des Fachgebiets Metallische Werkstoffe und Verbundwerkstoffe

Anzahl der Treffer: 233
Erstellt: Mon, 16 Oct 2017 23:03:41 +0200 in 0.0133 sec


Drößler, Marcel
Prozesintegration der Siphonimprägnierung als neue Imprägniertechnik für das Fasernasswickelverfahren zur Herstellung von Epoxidhochleistungsverbundwerkstoffen. - Ilmenau. - 115 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Die Fasernasswickeltechnik ist einer der wichtigsten Herstellungsverfahren für die Fertigung von unidirektionalen (UD) faserverstärkten Kunststoffen. Hochbelastete Bauteile wie Wasserstoffdrucktanks, Antriebswellen oder auch Armierungshülsen für Permanentmagnetmotoren werden mit der Wickeltechnik hergestellt. Durch die kontinuierlich ansteigende Nachfrage an UD-Verbundwerkstoffen, ist die Faserverbundindustrie gefordert die Produktionseffizienz zur Kostenreduzierung zu steigern. Im Rahmen dieser Arbeit wurde bei der Schunk Kohlenstofftechnik GmbH die Prozessintegration der Siphonimprägnierung (SI) als neue Imprägniertechnik durchgeführt. Aktuell wird mit der Walzen- und Tauchimprägnierung mit bis zu 100 Prozent Harzüberschuss gearbeitet. Besonders für sehr teure Matrixsysteme ist mit diesen Imprägniertechniken keine Wirtschaftlichkeit mehr gegeben. Hinzu kommt, dass die Geschwindigkeit des Wickelprozesses begrenzt ist. Das Ziel der Siphonimprägnierung war es die Menge des Harzüberschusses drastisch zu reduzieren und die Wickelgeschwindigkeit zu erhöhen, bei gleichbleibender Bauteilqualität. Dafür wurden Versuchsrohre bei sukzessiv ansteigenden Geschwindigkeiten hergestellt. Simultan zur Geschwindigkeitserhöhung erfolgte die Anpassung der Dosiermenge, um den Harzüberschuss zu minimieren. Die aus den Rohren hergestellten Probekörper wurden schließlich einer Reihe an Untersuchungen unterzogen und mit Referenzproben, die mit der Walzenimprägnierung (WI) hergestellt wurden, verglichen. Die Senkung des Harzüberschusses war erfolgreich, muss aber noch durch Anpassungen Dosieranlagensoftware verbessert werden. Es zeigte sich das eine Erhöhung der Wickelgeschwindigkeit keine Minderung der Bauteilqualität zur Folge hat. Die Versuchsreihe mit der Maximalgeschwindigkeit von 75 m/min erzielte in allen Bereichen gleichwertige Ergebnisse wie die Referenzproben und wiesen zudem die höchsten Zugfestigkeiten von allen Versuchsreihen auf. Die Fadenspannung erwies sich dennoch als zu niedrig, da die Schliffbilder noch deutliche Poren- und Porenzeilen im Laminat der Bauteile aufwiesen. Es hat sich herausgestellt, dass die Laminatqualität der hergestellten Bauteile besonders von der Prozessführung abhängig ist. Störungen während der Imprägnierung verursachten nicht akzeptable Fehlstellen in den Bauteilen. Kritische Porenzeilen führten zu einer deutlichen Senkung der mechanischen Eigenschaften. Durch weitere Prozessanpassungen, wie die Erhöhung der Fadenspannung sowie der Softwareoptimierung der benutzen Dosieranlage, wird es möglich sein mit der SI porenfreie Bauteile bei einem geringen Harzüberschuss und hohen Abzugsgeschwindigkeiten zu realisieren.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/89333121Xdroes.txt
Berlin, Werner
Werkstoffentwicklung und Bauteiloptimierung bei NFK-Organoblechen. - Ilmenau. - 200 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Die Arbeit behandelt Untersuchungen an flächigen, thermoplastischen, faserverstärkten Halbzeugen. Vor allem soll dabei die Möglichkeit einer Substitution von Glasfasern durch pflanzliche Naturfasern und die entsprechende Additivierung von Kunststoffen für den Gebrauch mit pflanzlichen Naturfasern betrachtet werden. Dazu werden verschiedene Additive in verschiedenen Dosierungen auf Schneckenanlagen zu Kunststoffen und in einem nächsten Schritt zu Organoblechen verarbeitet. An den Kunststoffen werden thermische und mechanische, an den Organoblechen chemische und mechanische Prüfungen durchgeführt. Die Ergebnisse erlauben eine Aussage über die Eignung der jeweiligen Additive und deren Dosierung. Als Ergebnis wird eine an den Einsatz von pflanzlichen Naturfasern angepasste Kunststoffformulierung herausgestellt. Das daraus hergestellte Organoblech hat die im Rahmen der Betrachtungen höchsten mechanischen Eigenschaften.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/890122466berli.txt
Löw, Daniel
Untersuchung es Einflusses verschiedener Legierungselemente und Zusatzstoffe auf die Viskosität von teilerstarrten Aluminiumlegierungen. - Ilmenau. - 55 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Die Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss verschiedener Legierungselemente, speziell Magnesium und Silizium, und Zusatzstoffe (Glasfasern) auf die Viskosität von teilerstarrten Aluminiumlegierungen. Die Viskositätsmessungen wurden in einem Rotationsviskosimeter nach der Searle-Methode durchgeführt. Dabei wurden Aluminiumschmelzen bis in die vollständige Erstarrung abgekühlt und permanent die Viskosität gemessen. Es wurden Legierungen mit unterschiedlichen Gewichtsprozent an Silizium und Magnesium gemessen. Ebenfalls wurde eine definierte Legierung mit unterschiedlichen Gewichtsprozent Glasfasern versetzt, sodass deren Einfluss auf das Viskositäts-Temperatur-Diagramm dargestellt werden konnten. Abschließend wurde das Erstarrungsverhalten der Legierung diskutiert.


Sommer, Ann-Kathrin
Uni-Alloy-Konzept für Aluminiumdruckgussbauteile mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften. - Ilmenau. - 131 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Der Anteil an Aluminiumdruckgussbauteilen in den Karosserien heutiger Automobile wächst stetig. Je nach Anwendungsort in der Karosserie werden spezifische Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften gestellt. Aktuell geschieht die Fertigung der drei geforderten Festigkeitsklassen crashrelevant, festigkeitsrelevant und hochfest aus zwei verschiedenen Legierungszusammensetzungen kombiniert mit drei individuellen Wärmebehandlungsprozessen. Um eine Reduzierung der Komplexität des Wärmebehandlungsprozesses und eine Angleichung der Taktzeit zu erzielen, wird ein sogenanntes Uni-Alloy-Konzept entwickelt. Ziel ist das Einstellen der drei Funktionsklassen mit einer Legierungszusammensetzung und einer Wärmebehandlung mit einer taktzeitneutralen Parameteränderung. Dazu werden in einem ersten Schritt die Ergebnisse vorangegangener Versuche analysiert und bezüglich der mechanischen Performance und Prozessierbarkeit bewertet. Ausgehend von der Bewertung werden neue Lösungsansätze erarbeitet. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden die Ansätze zur Einflussnahme auf die Legierungszusammensetzung und die Wärmebehandlung weiter verfolgt. Die Eignung der Ansätze für das Uni-Alloy-Konzept geschieht durch eine Bestimmung der mechanischen Eigenschaften unter Zugbelastung. Die mechanischen Kennwerte werden vor und nach dem Wärmeeintrag zur Simulation der kathodischen Tauchlackierung sowie des Wärmeeinflusses im Fahrzeugbetrieb untersucht. Es müssen thermisch stabile mechanische Kennwerte vorliegen. Die Einflussnahme auf die Legierungszusammensetzung wird durch eine Reduzierung des Mg-Gehaltes umgesetzt. Dabei kann, als neue Funktionsklasse, eine naturharte Legierung integriert werden. Für die Einflussnahme auf die Wärmebehandlung werden die Parameter der einzelnen Teilschritte Lösungsglühen, Abschrecken und Warmauslagern modifiziert. Es werden verschiedene Lösungsansätze zur Umsetzung des Uni-Alloy-Konzepts herausgearbeitet. Abschließend erfolgt ein wertender Vergleich der zielführenden Varianten. Es wird eine Empfehlung für die Umsetzung der Lösungsansätze in der Serie an Aluminiumdruckgussbauteilen gegeben.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/889277249somme.txt
Müller, Andreas
Anpassung, Optimierung und Analyse des Zugversuches nach DIN EN ISO 6892-1 für warmumgeformte Mangan-Bor-Stähle als Bewertungskriterium für nachfolgende Anwendungen. - Ilmenau. - 105 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Durch neue Energiekonzepte und anwachsende Sicherheitsanforderungen steigt seit Jahren das Gesamtfahrzeuggewicht. Das ansteigende Gewicht erhöht den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges, was wiederum zu einem erhöhten CO2 Ausstoß führt. Um den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren wird in der Automobilindustrie vermehrt auf Elektroantriebe und Leichtbau gesetzt, um schwere Fahrzeugkomponenten wie zum Beispiel das Akkupaket eines Elektro-/ oder Hybridfahrzeuges ohne Leistungsverlust integrieren zu können. Hierfür werden hoch- bis höchstfeste Stähle wie der Warmumformstahl 22MnB5 eingesetzt, welche aber wiederum Probleme bei der Werkstoffprüfung, z.B. Kopfbrüche beim Zugversuch mit sich bringen. Deshalb sollen im Rahmen dieser Arbeit unterschiedliche Zugprobengeometrien sowohl auf ihre mechanischen Kennwerte, als auch auf die Bruchposition untersucht werden. Dabei sollen sinnvolle Längen und Breiten der Proben erarbeitet und eine Methode/Vorrichtung für die optimierte Auswertung von Kopfbrüchen entwickelt werden. Der Vergleich der Ergebnisse soll das Potential der verwendeten Probengeometrien aufzeigen. Hierbei sollten sich die Geometrien im Wesentlichen innerhalb der Normvorgaben bewegen. Zu Vergleichszwecken werden aber auch außerhalb der Norm liegende Probenformen, zum Beispiel gekerbte Proben untersucht. Ziel dieser Arbeit ist das Aufnehmen von mechanischen Kennwerten unterschiedlicher Parameter und Vergütungszustände für den 22MnB5-Stahl, das optimierte Auswerten von Kopfbrüchen und die Untersuchung der Kopfbruchursachen. Dabei wurden die Zugversuche an A50mm und Proportionalzugproben (A5,56) durchgeführt, wobei diese zum Teil aus Platinenmaterial (Anlieferungszustand) und zum anderen Teil aus gehärteten Bauteilen (Verstärkung Längsträger II) entnommen wurden. Hierbei wurde anfänglich geprüft, inwiefern sich das Material bei den Zugversuchen verhält und ob es zu Kopfbrüchen kommt. Anschließend wurde die verwendete Geometrie und deren Auswirkung auf das Bruchverhalten und die Kennwerte ermittelt, wobei sich zeigt, dass die Genauigkeit der Werte bei größerem L0 steigt. Um die Proben miteinander vergleichen zu können, wird bei den Proportionazugproben eine einheitliche Anfangsmesslänge von L0 = 20,2 mm verwendet. Dies hat zur Folge, dass die aufgenommenen Werte nur noch gering voneinander abweichen. Trotz Geometrieanpassung treten Schwankungen im Elastizitätsmodul auf, wohingegen die gemessenen Werte für die Streckgrenze und die Zugfestigkeit annähernd konstante Messwerte ergeben haben. Bei den ganzen Versuchsreihen sind Kopfbrüche nur selten aufgetreten und die Proben meist am selben Ort im Zugstab gerissen. Deshalb wurden Härteverläufe an ungezogenen Zugstäben durchgeführt, welche aber keine Härtehotspots aufgewiesen haben. Auch durch REM-Aufnahmen und Gefügeanalysen der Bruchflächen konnte kein Unterschied zwischen mittig gebrochenen Zugstäben und kopfseitig gebrochenen festgestellt werden. Das lässt den Schluss zu, dass das Auftreten von Kopfbrüchen durch geringe Dicken, beziehungsweise Breitenunterschiede entlang des Zugstabes und durch Eigenspannungen begünstigt wird. Tritt ein Kopfbruch auf, kann die Bruchdehnung bei vorherigem Anzeichnen und anschließendem Auswerten der Zugproben mittels der für diese Arbeit entworfenen Prüfvorrichtung ermittelt werden. Hierbei weichen die in Vergleichsmessungen aufgenommenen Werte für die Bruchdehnung nur wenig von den maschinell ermittelten Werten ab, wohingegen bei der rein händischen Auswertung mittels Messschieber und zusammendrücken der beiden Zugstabhälften stärker von den maschinellen Werten abweicht. Somit können trotz eventuell auftretender Kopfbrüche vertrauenswürdige Werte für Bruchdehnung ermittelt und angegeben werden. Um die Wahrscheinlichkeit von Kopfbrüchen zu reduzieren wurden gekerbte, nicht normkonforme Zugstäbe mit runder Kerbe untersucht, welche ausnahmslos in der Stabmitte gerissen sind. Dabei ist zu beachten, dass bei zu großen Kerben die Bruchdehnung unter die in der Norm geforderten Werte fallen kann.


Oltmanns, Peter
Entwicklung einer Analysemethode zur Bestimmung geometrischer Abmessungen asphärischer Partikel und der Einfluss auf das Aufschäumverhalten von Aluminiumschaum. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Die Struktur der Aluminiumschäume wird während der pulvermetallurgischen Herstellung von über zwanzig Parametern beeinflusst. Eins der wichtigsten Einflussgröße ist die Partikelform. Die Partikelform beeinflusst unteranderem den Verdichtungsprozess, die Grünlingfestigkeit und das Aufwärmverhalten. Zur Bestimmung der geometrischen Eigenschaften der Partikel wird ein computerunterstütze Auswerte Algorithmus entwickelt. Dazu werden die Pulverpartikel eingebettet. Die entstandene Probe wird anschließend sukzessive geschliffen. Jede Schliffebene wird mit Hilfe eines Kamerasystems aufgenommen und mit dem entwickelten MATLAB Programm digital verarbeitet. Anhand eingesetzter Referenzmarken werden die einzelnen Schliffbilder mit Hilfe der Auswertesoftware zueinander ausgerichtet und in einem dreidimensionalen Modell dargestellt. Das Volumen und die Form der dreidimensional dargestellten Pulverpartikel werden anhand des Modells ermittelt. Anschließend werden verschiedene Expansionsverhalten der Aluminiumschaumkörper von zeitlich differenziert gemahlenen Aluminiumpulvern mit den geometrischen Eigenschaften der Partikel in Zusammenhang gestellt


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/876382456oltma.txt
Kerk, Thomas
Grundlagenuntersuchung zur Anwendung einer Sandwichstruktur - cermetische Schicht/Aluminium/Aluminium-Schaum/Aluminium - im Bereich Schutz. - 101 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Im Zuge internationaler Friedensmissionen werden deutsche Streitkräfte mittlerweile weltweit eingesetzt. Bei diesen Friedensmissionen werden unter anderem geschützte Fahrzeuge eingesetzt, die das höchste Gut - das Leben der Soldatinnen und Soldaten - schützen sollen. Ein derartiger Schutz wird oftmals durch massive und dicke Stahlplatten oder mehrschichtige Hybridsysteme realisiert. Diese genutzten Systeme haben den Nachteil einer hohen Masse, was wiederum die Mobilität der geschützten Fahrzeuge reduziert. Um den damit verbundenen logistischen Aufwand und die Mobilität bei gleichbleibendem Schutz zu reduzieren bzw. zu steigern, werden für alternative Schutzsysteme neue Werkstoffentwicklungen, neue Fertigungstechnologien und alternative Bauweisen untersucht und eingesetzt. Eine Möglichkeit, ein alternatives Schutzsystem zu realisieren, ist die Verwendung von cermetischen Schichten. Diese cermetischen Schichten können beispielsweise auf Stahlplatten, unter Verwendung der thermischen Spritztechnik, aufgebracht werden. Der Einsatz von beschichteten Stahlplatten hat den Vorteil, dass sie im Vergleich zu reinen Stahlplatten dünner ausgelegt werden können und somit Gewicht gespart werden kann. Diese Leichtbaulösung neigt allerdings aufgrund der dünneren Plattendicke beim Einwirken einer definierten Masse mit hoher kinetischer Energie zur elastischen Ausbeulung. Als Folge dieser elastischen Ausbeulung kann es zum globalen Abplatzen der cermetischen Beschichtung kommen, wodurch das Schutzpotenzial reduziert wird. Durch die in dieser Masterarbeit untersuchte Sandwichstruktur cermetische Schicht/Aluminium/Aluminium-Schaum/Aluminium - soll aufgrund der hohen Energieabsorption der geschäumten Kernlage das elastische Ausbeulen der Grundplatte und somit das globale Abplatzen der cermetischen Beschichtung reduziert bzw. verhindert werden. Der Einschlag einer definierten Masse mit hoher kinetischer Energie wurde in dieser Masterarbeit durch einen eigens hierfür aufgebauten Fallversuch realisiert. Auf Basis der durchgeführten Arbeiten und Untersuchungen werden die ausgewählten thermisch beschichteten und geschäumten Sandwischstrukturen für die Anwendung im Bereich Schutz analysiert und bewertet. In dieser Masterarbeit konnte gezeigt werden, dass die cermetische Schicht, welche mittels des thermischen Flammspritzens aufgebracht wurde, beim Einschlag einer definierten Masse aus einer festgelegten Fallhöhe nur in unmittelbarer Umgebung des Einschlagslochs abplatzt. Das bei massiven Stahlplatten auftretende globale Abplatzen konnte demnach verhindert werden. Zudem konnte gezeigt werden, dass das Deformations- und Energieabsorptionsverhalten der Sandwichstruktur von der Dicke der Beschichtung, der Dicke der Sandwichstruktur und von der Anzahl und Position von Defekten innerhalb der geschäumten Kernlage entscheidend beeinflusst wird.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/875721095kerk.txt
Albrecht, Robert; Lange, Günther
Herstellung und Eigenschaften von innovativen Aiuminium- Matrix-Foam-Composites (AMFC). - In: Metall <Clausthal-Zellerfeld>. - Clausthal-Zellerfeld : GDMB-Verl, ISSN 00260746, Bd. 70 (2016), 12, S. 512-515
Zinz-Jung, Sieglinde
Beitrag zum Einsatz von Permanent-Trennschichten für die Herstellung von Glasfaser verstärkten Phenolharz-Bauteilen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (XXX, 121 Blätter, 29.29 MB)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation, 2016

Die Entformung von Glasfaser verstärkten Kunststoffen (GFK) ist ein entscheidender Schritt in der GFK-Fertigung, dessen Gelingen von der Funktion der für die Formwerkzeuge verwendeten Trennmittel abhängt. Die bislang applizierten Flüssig-Trennmittel zeigen dabei folgende Nachteile auf: sie sind lösemittelbasiert und damit umweltbelastend, aufgrund der häufigen und manuellen Applikation zeit- und kostenintensiv sowie unzuverlässig, was einen möglicherweise schädigenden Trennmittel-Übertrag auf die weiter zu bearbeitenden Bauteile betrifft. Im Rahmen dieser Arbeit sollte daher der Einsatz von am Markt verfügbaren Permanent-Trennschichten analysiert werden, mit dem Ziel, die genannten Nachteile im Sinne einer höheren Automatisierung, Kostenreduktion, Umweltverträglichkeit und letztlich Verlässlichkeit des Fertigungsprozesses zu beseitigen. Es werden die Phänomene der Adhäsion bzw. Tribologie betrachtet, die entscheidend für die Funktion eines dauerhaft wirksamen Trennmittels sind. Bei der Betrachtung der Klebe- und Ahäsionsvorgänge werden sowohl die theoretischen Grundlagen aufgezeigt als auch die Adhäsionsneigung von Werkstoffen und deren Ursachen behandelt. In gleicher Weise werden auch die tribologischen Grundlagen behandelt, wobei hier bisher in der Literatur beschriebene Erkenntnisse zu Permanenttrennmitteln einbezogen wurden. Unter Berücksichtigung dieser Grundlagen werden in drei aufeinander aufbauenden Versuchsreihen Entformungsversuche mit unterschiedlich konzipierten Permanent-Trennschichten, aufgetragen auf Aluminium-Formwerkzeuge zur Herstellung von Glasfaser verstärkten Phenolharz-Bauteilen, durchgeführt. Schließlich werden die in der Arbeit erfassten Einflüsse auf das Entformungsverhalten und deren Interaktionen modellhaft dargestellt, um die mechanistischen Vorgänge der Belastung in einer Permanenttrennschicht zu betrachten und hieraus Rückschlüsse auf ein verbessertes Leistungsverhalten derartiger Schichten zu ziehen. Weiterhin werden Empfehlungen für den Aufbau von Permanenttrennschichten und deren Monitoring im Industrie-Einsatz gegeben. In Summe lässt sich Folgendes zusammenfassen: Während die Oberflächenenergie die physikalisch-chemische Adhäsion zweier kontaktierender Werkstoffe steuert, kann es bei rauhen Oberflächen zu mechanischer Verklammerung zwischen den Kontakt-Partnern kommen. In Kombination mit dem Trennschichtaufbau (homogen, inhomogen, heterogen / einschichtig, mehrschichtig) sowie dessen thermisch-mechanischem Verhalten wird letztlich das Reibungs- bzw. Verschleißverhalten der Trennschicht begründet. Um das Entformungsverhalten von Bauteil und beschichtetem Formwerkzeug umfassend analysieren zu können, muss jedoch auch das thermisch-mechanische Verhalten von Werkzeugsubstrat und Bauteil sowie die Chemie des Bauteils berücksichtigt werden. Im Falle einer rauhen Nickel/Silikon-Trennschicht hat sich gezeigt, dass Entformungen nur möglich waren, nachdem das Aluminium-Werkzeug auf Raumtemperatur abgekühlt und es somit zu einer Relativverschiebung zwischen schrumpfendem Formwerkzeug und starrem, duroplastischem Bauteil gekommen war. Gleichzeitig wurde ein deutlicher Verschleiß der Silikon-Decklage festgestellt, welche nicht fest genug in der verschleißfesteren Nickel-Unterschicht verankert war, was das Anhaften von Harz auf der Unterschicht ermöglichte. Der direkte Vergleich zweier relativ glatter, fluorpolymerbasierter (PFA) Trennschichten ließ weiterhin erkennen, dass zwar in beiden Fällen Entformungen im heißen und damit schrumpffreien Zustand von Werkzeug und Bauteil möglich waren, sich aufgrund der unterschiedlichen Konzepte zum Trennschichtaufbau jedoch auch ein unterschiedliches Verschleißverhalten einstellte: während die einschichtige PFA-Trennschicht eher einen vereinzelten, in die Tiefe gehenden Angriff aufwies (kohäsive Energiedissipation / Kraftableitung in die Schicht bis hinab zum Aluminiumsubstrat), stellte sich bei der zweischichtigen Trennschicht, bestehend aus verschleißfester PEEK-Unterschicht und trennaktiver PFA-Decklage, eher ein breitgefächerter Verschleiß entlang der Trennschichtoberfläche ein (adhesive Energiedissipation / Kraftableitung entlang der Grenzschicht PEEK/PFA). Neben dieser verstärkten, flächigen Oberflächen-Aufrauhung führte auch eine damit einhergehende, partielle Freilegung der adhäsiven PEEK-Unterschicht zu einer verstärkten Anhaftung der Harzbauteile. In Konsequenz konnten hier weniger Entformungen als im Fall der einschichtigen PFA-Trennschicht umgesetzt werden. Die bei beiden Trennschichten erfolgte Zugabe von fein verteilten, anti-adhäsiven Glimmerpartikeln ließ keine Verbesserung des Entformungsverhaltens erkennen, wobei einzelne Partikel im Entformungsverlauf wegerodiert wurden. Mit dem Fazit, dass die Leistungsfähigkeit der aktuell am besten funktionierenden, polymerbasierten Permanent-Trennschichten eher als semi-permanent einzustufen ist, wird hinsichtlich einer optimierten Trennschicht-Konzeption Folgendes empfohlen: zunächst sollte auf mehrschichtige Systeme verzichtet und stattdessen die Konzeption einschichtiger Trennschichten bzw. die Implementierung von trennaktiven Partikeln innerhalb einer verschleißfesten / alterungsresistenten Matrix weiter verfolgt werden (z.B. Nickel / PTFE Kombination). Im Weiteren sollten sowohl die Oberflächenrauhigkeit (Verklammerungpotential) als auch die Oberflächenenergie (Benetzungsneigung) der Trennschicht möglichst gering sein. Dabei sollte die klassische Kontaktwinkelmessung zur Bestimmung der Oberflächenenergie (Prüfmedien: Wasser, Diiodomethan und Ethylenglycol) genutzt werden, um die Polarisierung der Trennschichtoberfläche zu bestimmen. Ist die Polarisierung der Trennschichtoberfläche der Polarisierung des benetzenden Mediums möglichst entgegengerichtet, so ist grundsätzlich von einer geringen, chemisch/physikalisch bedingten Interaktion der Kontaktpartner auszugehen. Für die Prognose der tatsächlich eintretenden Trennschicht-Benetzung bei variierender Oberflächenrauhigkeit sollte dann jedoch der Kontaktwinkel zwischen (mehr oder weniger rauher) Trennschichtoberfläche und konkretem Bauteil-Medium (z.B. Harz) untersucht und nach Wenzel bewertet werden. Ist die Trennschicht zudem möglichst starr, kann ein größerer Anteil der Entformungsenergie für das Anlösen der Grenzfläche zwischen Trennschicht und Bauteil verwendet werden (weniger Energiedissipation ins Trennschichtinnere bei deren Verformung). Erste Ansätze dieser Arbeit zur zerstörungsfreien Prozesskontrolle haben gezeigt, dass es durch die berührungslose Untersuchung mittels eines Laser-Scanning Mikroskopes möglich ist, den fortschreitenden Verlauf des Trennschichtzustandes im Sinne einer Fehlstellenzunahme (Kratzer, Aufrauhung, Abrieb) respektive Harzanreicherung auf Mikroskala zu verfolgen. Weitere Analysen, vor allem auf vertikalen Formwerkzeugflächen und unter Auswertung größerer Messfenster, könnten zukünftig genutzt werden, um einen Grenzwert an zulässigen Fehlstellen respektive Harzanreicherung festzulegen, so dass ein gravierendes Versagen der Trennschicht bzw. eine Zerstörung von Werkzeug und Bauteil verhindert werden können. Ebenso könnte ein weiterer Ansatz dieser Arbeit, einen Harztropfen hinsichtlich seines geometrischen Aushärtungsprofils zu analysieren, zur Vorhersage einer nachlassenden Trennaktivität herangezogen werden. Im Fall einer bereits mehrfach genutzten Trennschicht konnte an der Grenzfläche Trennschicht / Harz ein geringerer Benetzungsrückgang als im Fall einer ungenutzten Trennschicht verzeichnet und somit eine Trennschichtdegradation nachgewiesen werden.


https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00030962
Tuch, Bastian
Vergleich verschiedener polymerer Konstruktionswerkstoffe für den Leichtbau im Hinblick auf Eigenschaften und Anwendungspotenziale. - 130 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Aufgrund der aktuellen Klimapolitik und dem Streben nach ständiger Weiterentwicklung und Fortschritt, gewinnt Leichtbau für technische Anwendungen immer mehr an Bedeutung. Viele Hersteller setzen dabei auf den Einsatz von Kunststoff statt Metall. Jedoch kann man auch für bereits aus Kunststoff bestehende Bauteile das Gewicht weiter optimieren. Eine Möglichkeit besteht in der Reduzierung der Dichte der Materialien. Da gerade faserverstärkte Kunststoffe (FVK), die im Spritzguss verarbeitet werden können sehr beliebt sind, wurde in dieser Arbeit nach einer geeigneten Anwendungsmöglichkeit für dichtereduzierte thermoplastische Ersatzmaterialien gesucht. Parallel dazu wurde eine Vorauswahl möglicher Ersatzwerkstoffe anhand eines Datenblattvergleichs verschiedener Hersteller durchgeführt. Die Wahl der Anwendung fiel auf die Kunsttofflaufrollen des Riemenspanners. Daneben wurden sechs ausgewählte Alternativwerkstoffe von unterschiedlichen Herstellern zur Verfügung gestellt. Durch eine Vorbewertung der Materialien und ein Vergleich mit den für die Anwendung bisher verwendeten Materialien ist die Wahl auf diese Materialtypen gefallen. Um den Einsatz von möglichen dichtereduzierten Materialien beurteilen zu können, wurden die Materialien bezüglich ihrer charakteristischen Kennwerte eingeteilt. Neben den thermischen und physikalischen Eigenschaften wurde die Mechanik mittels Zugversuch, Schlagpendel und Druckversuch ermittelt. Des Weiteren wurde ein Spannungsrisstest durchgeführt und das Verschleißverhalten wurde geprüft. Außerdem wurden die Materialien auf die für die Anwendung auftretenden Einsatzbedingungen getestet und bewertet. Die von den Herstellern gelieferten Zugstäbe wurden dabei in verschiedenen Medien bei 100 &ring;C bzw. 80 &ring;C für 24 Stunden eingelagert und im Anschluss für 7 Tage bei 100 &ring;C gealtert. Zusätzlich wurde für das Material auch noch eine verschärfte Luftalterung durch vorlagern bei 150 &ring;C für 14 Tage durchgeführt. Im Anschluss wurden im Zugversuch die mechanischen Kennwerte erneut bestimmt und mit den Ausgangskennwerten verglichen. Nach der Ermittlung und Aufbereitung der Ergebnisse konnte eine Endbewertung erfolgen. Als Bewertungsreferenz diente das im Riemenspanner momentan verwendete PA66-GF, sowie das PA66-GK Material. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass keines der dichtereduzierten Ersatzmaterialien die mechanischen Kennwerte vom PA66-GF erreichen konnte. Das PA66-GF/HGK konnte in den Tests dennoch überzeugen und würde sich als möglicher Alternativwerkstoff eignen. Daher werden weitere Tests und bauteilnahe Untersuchungen mit diesem Material empfohlen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/872576965tuch.txt